(57)【要約】  本発明は、風力発電所（１１２）の風力発電所コントローラ（１０）からユニット（１００）、特に、少なくとも１つの風力発電設備（１００）および／または少なくとも１つの風力発電所（１１２）のエネルギーストアへの制御変数（７８）の送信制御方法に関し、以下のステップを備えている；第１制御用制御変数成分（２６）を決定し、風力発電所コントローラ（１０）によって第２制御用制御変数成分（４４）を決定し、第１データパケット内で第１制御用制御変数成分（２６）を出力し、第２データパケット（７０）内で第２制御用制御変数成分（４４）を出力し、第１ユニット（１００）から第１制御用制御変数成分（２６）とともに第１データパケット（６４）を受信（６２）し、第１ユニット（１００）から第２制御用制御変数成分（４４）とともに第２データパケット（７０）を受信（７２）し、第１ユニット（１００）において第１制御用制御変数成分（２６）および第２制御用制御変数成分（４４）から制御用制御変数（７８）を形成（７６）し、第１データパケット（６４）は、第１ユニットおよび少なくとも１つの別のユニットに割り当てられた受信機アドレスを有し、第２データパケット（７０）は、少なくとも第１ユニット（１００）に割り当てられた受信機アドレスを有している。  本発明は、さらに、上記方法を実行する風力発電所コントローラ（１０）、風力発電設備（１００）および風力発電所（１１２）に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラ（１０）、例えば、風力発電所（１１２）の風力発電所コントローラ（１０）から、ユニット（１００）、特に、少なくとも１つの風力発電設備（１００）および／または少なくとも１つの前記風力発電所（１１２）のエネルギーストアへの制御変数（３６，７８）の送信制御方法であって、以下のステップを備え、
第１制御用制御変数成分（２６）を決定し、
前記コントローラ（１０）によって第２制御用制御変数成分（４４）を決定し、
第１データパケット（６４）内で前記第１制御用制御変数成分（２６）を出力し、
第２データパケット（７０）内で前記第２制御用制御変数成分（４４）を出力し、
第１ユニット（１００）から前記第１制御用制御変数成分（２６）とともに第１データパケット（６４）を受信（６２）し、
第１ユニット（１００）から前記第２制御用制御変数成分（４４）とともに第２データパケット（７０）を受信（７２）し、
前記第１ユニット（１００）において前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）から前記制御用制御変数（７８）を形成（７６）し、
前記第１データパケット（６４）は、前記第１ユニットおよび少なくとも１つの別のユニットに割り当てられた受信機アドレスを有し、前記第２データパケット（７０）は、少なくとも前記第１ユニット（１００）に割り当てられた受信機アドレスを有する、
方法。
【請求項２】
前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）は、前記第１ユニット（１００）のメモリ（３２）に保存（６５，７４）され、
別の第１制御用制御変数成分（２６）を持つ別のデータパケット（６４）の受信後、前記制御用制御変数（７８）は、別の第１制御用制御変数成分（２６）および保存された前記第２制御用制御変数成分（４４）から形成され、
別の第２制御用制御変数成分（４４）を持つ別のデータパケット（７０）の受信後、前記制御用制御変数（７８）は、保存された前記第１制御用制御変数成分（２６）および別の前記第２制御用制御変数成分（４４）から定義され、
前記別の第１制御用制御変数成分（２６）または前記別の制御用制御変数成分（４４）は、前記メモリ（３２）に保存される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１データパケット（６４）および前記第２データパケット（７０）は、周期的、あるいはイベントベースの方法で送信（６０，６８）される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、絶対値あるいはパーセント値に対応し、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、絶対値あるいはパーセント値に対応し、前記制御用制御変数（７８）は、前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）を加えることにより、前記第１ユニット（１００）において定義される、または、
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、絶対値あるいはパーセント値に対応し、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、ファクタに対応し、前記制御用制御変数（７８）は、前記第２制御用制御変数成分（４４）によって前記第１制御用制御変数成分（２６）を乗算することによって定義される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記制御用制御変数（７８）は、最大値と最小値との間の値をとることができ、前記第１制御用制御変数成分（２６）は、最大値と最小値との間の差の０〜１００％の値を有し、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、最大値と最小値との間の差の−１００％〜１００％の間の値を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、複数または全てのユニット（１００）に対する全体的、好ましくは風力発電所特有のパラメータに応じて決定され、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、ユニット特有のパラメータに応じて決定される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、風力発電所オペレータおよび／またはネットワークオペレータによって特定される前記コントローラ（１０）のための基準変数（５０）に応じて、前記コントローラ（１０）を用いて定義される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２制御用制御変数成分（４４）は、前記ユニット（１００）に特有のパラメータ、特に、風力発電所（１１２）内の前記ユニット（１００）内の位置で定義される基準変数（５）、および／または、前記ユニット（１００）から前記風力発電所（１１２）のネットワーク給電ノード（１１８）までの電線の長さ、に応じて、特有のユニット（１００）に対して定義される、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記制御用制御変数（７８）は、電力制御変数、すなわち、有効電力制御変数または無効電力制御変数、電圧制御変数、または周波数制御変数である、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法を実行するための、特に、風力発電所（１１２）用のコントローラであって、
第１制御用制御変数成分（２６）と第２制御用制御変数成分（４４）とを決定するためのコントローラ演算ユニット（４１）と、
ユニット（１００）、特に、風力発電設備（１００）またはエネルギーストアへ、データ接続（１２）、特に、バス接続を接続し、第１データパケット（６４）内の前記第１制御用制御変数成分（２６）および第２データパケット（７０）内の前記第２制御用制御変数成分（４４）を送信するための少なくとも１つのデータ出力（３０）と、
を備えたコントローラ。
【請求項１１】
前記コントローラは、ネットワークオペレータおよび／または風力発電所オペレータから基準変数（５０）を受信するための少なくとも１つのデータ入力（１５）を有する、
請求項１０に記載のコントローラ。
【請求項１２】
前記コントローラ（１０）は、ユニット固有のパラメータを保存するためのメモリ（４２）を有する、
請求項１０または１１に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記コントローラ（１０）は、少なくとも１つのセンサ（１８）、特に、例えば、風向きおよび風速を定義するための環境センサを接続するための少なくとも１つのデータ入力（１７）を備えている、
請求項１０から１２のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１４】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法を実行するためのユニット、特に、風力発電所（１１２）であって、
前記第１制御用制御変数成分（２６）とともに第１データパケット（６４）を受信するとともに、前記第２制御用制御変数成分（４４）とともに第２データパケット（７０）を受信するための少なくとも１つのデータ入力（２７）と、
前記第１制御用制御変数成分（２６）と前記第２制御用制御変数成分（４４）から、制御用制御変数（７８）を形成するためのユニットコンピュータユニット（３４）と、
を備えたユニット。
【請求項１５】
前記ユニットコンピュータユニット（３４）は、第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）を互いに加算または乗算するように構成され、前記ユニット（１００）は、前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）を保存するためのメモリ（３２）を有する、
請求項１４に記載のユニット。
【請求項１６】
コントローラ、すなわち、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の風力発電所コントローラと、
複数のユニット、すなわち、請求項１４または１５に記載の風力発電設備と、
を備えた風力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電所内または風力発電所を用いた、すなわち、風力発電設備、エネルギーストアまたは風力発電所の風力発電所コントローラ等のユニットと、風力発電所コントローラ、ＳＣＡＤＡシステム、クラスタコントローラまたはオペレータのコントロールセンタ内のコントローラ等との間におけるデータ通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によれば、風力発電所が多段式、例えば、２段式の制御経路を有することが知られており、第１の、すなわち、上位レベルの制御経路は、風力発電所の個々のユニット、例えば、風力発電所の風力発電設備のための制御用制御変数とも呼ばれる制御変数を決定する風力発電所コントローラによって提供される。そして、これらの制御変数は、個々のユニットのコントローラにおけるガイド変数または設定値と見なされ、そこで第２の、すなわち、低レベルのコントローラ構造に与えられる。
【０００３】
本発明は、例えば、風力発電所コントローラ、または風力発電所コントローラで決定された制御用制御変数の風力発電設備への送信に関する。したがって、本発明は、例として提示された場合において、上述したより高いレベルのコントローラ構造に関するものであるが、この場合に限定されるものではない。これに対して、風力発電所内の風力発電所コントローラと風力発電設備との間のデータ通信が主に考慮され、本発明は、複数の風力発電所コントローラのためのクラスタコントローラ間におけるデータ通信に適用される。
【０００４】
上述した例では、風力発電所コントローラは、例えば、ネットワークノードとも呼ばれる風力発電所のネットワーク給電ポイントの近くの測定ポイントからフィードバックを介して実際の値を取得する。これは、例えば、ユニットが利用可能にし、供給ネットワークに供給される電圧、周波数、有効電力および／または無効電力などの値が、風力発電所の全てのユニットが共同で電力をネットワークに供給するネットワークノードにおいて、実際の値として提供される。
【０００５】
この実際の値は、風力発電所コントローラに供給され、同様に提供されたガイド変数に応じて、個々のユニットに対して制御変数または制御用制御変数を提供する。風力発電所コントローラによって提供される制御用制御変数は、データセキュリティ上の理由から電線として設計されたデータ線を介して、風力発電所の個々のユニットに送信される。しかしながら、これらの電線の物理的特性のために、風力発電所コントローラから個々のユニットへの特定の期間に最大数のデータパケットしか送信することができないように、データ送信レートが制限される。
【０００６】
制御用制御変数は、風力発電所コントローラによって数秒または１秒未満の更新レートで提供されるため、制御用制御変数は、放送として設計されたデータパケットと共に送信される。これは、風力発電所の全てのユニットが、データパケットによってアドレス指定されるか、またはこのデータパケットを受信し、以前に受信した制御アプリケーション変数を更新するために更新レートに従ってデータパケットに含まれる制御アプリケーション変数を引き継ぐことを意味する。
【０００７】
しかしながら、ネットワークに供給されるべき電力に関して尊重されるべきパラメータに対するますます厳しくなる要求を考慮すると、風力発電所コントローラ、すなわち、風力発電所レベルにおける制御経路に影響を及ぼし得る風力発電所特有の干渉だけでなく、個々のユニットに個々の影響を与える干渉も考慮しなければならない。したがって、風力発電所コントローラから個々のユニットに対して制御用制御変数を利用可能にし、それらを個々のユニットに送信することが望ましい。しかしながら、データ伝送速度の上述の制限のため、特に、古いデータ伝送技術を有する既存の風力発電所の場合にも、個々の制御用制御変数を前述の所望の高速更新速度で全てのユニットに伝送することは不可能である。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、従来技術の特定の問題のうちの少なくとも１つに対処することである。特に、例えば、風力発電所、各ユニットに対する個々の制御用制御変数を適切な更新レートで提供することが可能になるように意図されている。
本願の優先権主張出願について、ドイツ特許商標庁は、以下の先行技術文献をサーチした：国際公開第２０１６／１２８００５号、独国特許出願公開第１０２０１０ ０５６ ４５６号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１２８００５号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０ ２０１０ ０５６ ４５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この目的のために、本発明は、好ましくは風力発電所の風力発電所コントローラ、ＳＣＡＤＡシステム、クラスタコントローラ、またはオペレータのコントロールセンタ、すなわち、ネットワークおよび／または風力発電所オペレータから、好ましくは、風力発電所のユニットへの、制御用制御変数の送信方法に関する。これらのユニットは、例えば、風力発電所の風力発電設備である。風力発電所のユニットの別の例は、例えば、アキュムレータまたは風力発電所コントローラ自体が、後者が、本発明の意味の範囲内において制御変数を用いて、クラスタコントローラまたはネットワークオペレータによって供給されるべきである場合、エネルギーストアに関する。
【００１１】
本発明によれば、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分は、コントローラにおいて決定される。第１制御用制御変数成分は、第１データパケットにおいて出力され、第２制御用制御変数成分は、第２データパケットにおいて出力される。そして、第１制御用制御変数成分を持つ第１データパケットは、第１ユニットによって受信される。第２制御用制御変数成分を持つ第２データパケットは、同様に、第１ユニットによって受信される。そして、制御用制御変数は、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分から、ユニットにおいて形成される。本発明によれば、さらに、第１データパケットは、第１ユニットおよび少なくとも１つの別のユニットに割り当てられた受信機アドレスを有している。第２データパケットは、少なくとも１つの第１ユニットに割り当てられた受信機アドレスを有している。
【００１２】
よって、制御用制御変数の２つの成分は、有利なことに、２つのデータパケットで別々にコントローラによって送信される。これらの成分は、制御用制御変数を形成するためにユニット内において、後で組み合わせることができる。ここで、第１制御用制御変数成分を有する少なくとも第１データパケットは、この第１データパケットが複数のユニットによって受信されるように、受信機アドレスでアドレス指定される。制御中の複数または全てのユニットに対する送信時に一般に有効である制御用制御変数成分は、それに応じて、第１のデータパケットと共に送信される。逆に、第２のデータパケットは、特定の、ここでは、第１ユニットに対して個々に定義され、それに応じて、特定のユニットによってのみ受信される制御用制御変数成分を含む。
【００１３】
したがって、第１制御用制御変数成分を持つ第１データパケットは、第２制御用制御変数成分を有する第２データパケットよりも頻繁に送信され、それにより、個々のユニットの制御用制御変数成分の更新速度は所望の高い周波数で実行され続ける。逆に、各ユニットに設けられ、ユニットごとに個別に定義されている第２制御用制御変数成分は、より低い更新レートで送信される。
【００１４】
さらに、これは、個々の制御用制御変数成分が、グローバルに有効な制御用制御変数成分よりも低い頻度で計算または決定されなければならないという利点を提供する。特に、個々の制御用制御変数成分の決定は、場合によっては、グローバル制御用制御変数成分の決定よりも多くの処理能力も必要とするため、したがって、個々の制御用制御変数成分を追加的に提供するために、制御用制御変数の実質的に高められた処理能力を必要とせずに、制御用制御変数の高い更新率を実現することもできる。
【００１５】
第１実施形態によれば、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分は、第１ユニットのメモリに保存される。別の第１制御用制御変数成分を持つ別の第１データパケットの受信後、それから、制御用制御変数は、別の第１制御用制御変数成分および保存された第２制御用制御変数成分から、第１ユニットにおいて形成される。別の第１制御用制御変数成分は、同時にまたはその後で、メモリに保存され、したがって、以前に保存された第１制御用制御変数成分は、好ましくは上書きされる。
【００１６】
別の第２制御用制御変数成分を有する別のデータパケットが、第１ユニットによって受信される場合、第１ユニットの制御用制御変数は、保存された第１制御用制御変数成分および別の第２制御用制御変数成分から定義される。この場合も、別の第２制御用制御変数成分は、制御用制御変数の形成と同時にまたはその後にメモリに保存される。以前に保存された第２制御用制御変数成分は、好ましくは、別の第２制御用制御変数成分で上書きされる。
【００１７】
受信されただけではない制御用制御変数が既にメモリに格納されているため、第１および第２制御用制御変数成分をメモリに保存することにより、対応する別の制御用制御変数成分が第１ユニットによって受信されるときはいつでも、制御用制御変数を定義できることが保証される。
別の実施形態によれば、第１データパケットおよび／または第２データパケットは、周期的に、すなわち、間隔をあけて、またはイベントベースの方法で送信される。
【００１８】
別の実施形態によれば、第１制御用制御変数成分は、絶対値またはパーセント値に対応する。第２制御用制御変数成分も、絶対値またはパーセント値に対応する。そして、制御用制御変数は、第１制御用制御変数成分と第２制御用制御変数成分とを加算することにより、ユニット内で定義される。この例示的な実施形態の代替形態は、第１および第２の制御用制御変数成分の乗算を提供する。この代替形態では、第１制御用制御変数成分は、絶対値またはパーセント値に対応し、第２制御用制御変数成分は、ファクタに対応する。したがって、第１ユニット内の制御用制御変数は、第１制御用制御変数成分と第２制御用制御変数成分とを乗算することによって定義される。
【００１９】
したがって、第１ユニットにおいて制御用制御変数を定義するための高速データ処理が可能である。したがって、制御用制御変数は、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分の複雑な再計算なしに、単純な加算または乗算によって直接実施することができる。
別の実施形態によれば、制御用制御変数は最小値と最大値をとることができる。この実施形態によれば、第１制御用制御変数は、最小値と最大値との間の差の０から１００％の間の値を有する。第２制御用制御変数成分は、最小値と最大値との間の差の−１００％から１００％の間の値を有する。
【００２０】
この結果、例えば、たとえ第１制御用制御変数成分が最小値よりも大きい値を有していても、第１制御用制御変数成分と最小値を有する第２制御用制御変数成分とを送信することによって、制御用制御変数を形成することが可能である。これは、本実施形態によれば、負であり得る第２制御用制御変数成分によって行われ、例えば、制御用制御変数を得るために２つの制御用制御変数成分を加算する場合には、第１制御用制御変数の値を補償することができる。
【００２１】
別の実施形態によれば、第１制御用制御変数成分は、複数または全てのユニットに対する全体的な、例えば、風力発電所特有のパラメータに応じて形成される。これは、全てのユニットの制御経路上の干渉を表すパラメータに応じて、第１制御用制御変数成分がコントローラ内で決定されることを意味し、したがって、それは全てのユニットに対して本質的に同一である。よって、ここに含まれるパラメータの変更は、基本的に同じ程度で全てのユニットに影響を及ぼす。
【００２２】
この実施形態によれば、第２制御用制御変数成分は、コントローラにおいて、ユニット特有のパラメータに応じて決定される。よって、ユニット特有のパラメータは、干渉として個々のユニットに特定の影響を与えるパラメータを表す。したがって、ユニット固有のパラメータが変化する場合、このパラメータは本質的に個々のユニットに影響を及ぼし、ユニット固有のパラメータが影響を与えるこのユニットの制御用制御変数を決定する際に相応して提供されなければならない。
【００２３】
１つの特定の実施形態によれば、第１制御用制御変数成分は、オペレータ、すなわち例えば風力発電所パラメータおよび／またはネットワークオペレータによって特定される基準変数に応じて定義される。基準変数は、それに応じてオペレータによってコントローラに対して指定され、オペレータによっても修正される。この種の基準変数は、例えば、風力発電所から接続されたネットワークに供給されることを意図されている基準無効電力または基準有効電力などの特定の電力仕様である。
【００２４】
一日の時間に反映される所要電力に応じて、例えば、昼間と比較して、夜間など、それに応じてより少量の電力がネットワークに供給されるべきである。これらの変動を制御するために、基準変数がそれに従ってオペレータによって指定される。
したがって、この基準変数は、例えば、風力発電所またはクラスタ、すなわちクラスタを形成するように相互接続された複数の風力発電所または複数の発電機の全てのユニットに影響を及ぼす。したがって、基準変数は、１つのユニットの制御用制御変数を提供する際に、全てのユニットに対して等しく考慮されなければならない。複数のまたは全てのユニット、例えば、風力発電所またはクラスタに送信される第１制御用制御変数成分は、それに応じて、第１データパケットを有する複数のまたは全てのユニットによって受信され、それに応じて、それぞれのユニットのそれぞれにおける制御用制御変数の計算においても考慮に入れなければならないオペレータの基準変数に依存する。
【００２５】
別の実施形態によれば、第２制御用制御変数成分は、特定のユニットの位置に特有のパラメータで定義された基準変数に応じて、少なくとも１つの特定のユニットに対して定義される。ユニットの位置に応じて、特定のパラメータ、すなわち、この位置に固有のパラメータは、その位置で動作するユニットの制御経路に影響を与える。特定のパラメータは、対応する位置の特定のユニットに特定の影響を与えるだけであるため、これらのパラメータは、他のユニットに対する制御用制御変数の提供について考慮に入れてはいけない。したがって、第２制御用制御変数成分のみが特定のユニットに対して、すなわち各場合において複数の特定のユニットに対して個別に定義される。
【００２６】
特定のパラメータは、例えば、風力発電所内のユニットの位置、またはユニットから風力発電所の給電ノードまたはトランスまでの電線の長さである。ユニットが風力発電設備である場合には、風力発電所内でのユニットの位置は、例えば、異なる風向において考慮されなければならない。風力発電所は、通常、互いに局所的に近接して配置された複数の風力発電設備を含むグループを指定する。風力発電設備は、ここでは、例えば、互いに隣り合ってまたは互いに後ろに並べて設置されている。例えば、風がある特定の側から風が風力発電所に到達することを可能にする１つの風向が優勢である場合、この風の方向から見た２列目の風力発電設備は、１列目の風力発電設備によって隠される。したがって、風力発電所の発電量を増加させるために、これらの遮蔽効果を最小にするために、最初の列の風力発電設備を、その後方の列の装置よりも低い回転速度で運転することが有利である。したがって、基準変数はこのように決定され、したがって、例えば、ユニットの各位置に対する風向きおよび特定のユニットの位置に応じて、第２制御用制御変数成分において異なるように考慮される。
【００２７】
別のパラメータは、例えば、設置日および風力発電設備の供給電力に対する関連する支払いレベルである。実際には、電力の支払い方法が異なる風力発電設備は、特に、風力発電所の拡張によって、同じ風力発電所で頻繁に運用される。ここでは、風力発電所の最大出力がまだ供給されていない場合、風力発電所オペレータの観点からは、比較的低料金で支払われる風力発電設備よりも、より高額の風力発電設備が比例して、より多くの電力を供給できるようにすることが適切である。
別の実施形態によれば、制御用制御量、したがって好ましくは第１および第２制御用制御量成分もまた、電力制御量、すなわち有効電力制御量または無効電力制御量、電圧制御量または周波数制御量である。
【００２８】
本発明はさらに、コントローラ、例えば、風力発電所用の風力発電所コントローラ、クラスタコントローラ、または前述の実施形態のうちの１つによる方法を実行するためのオペレータのコントローラに関する。コントローラは、第１制御用制御変数成分と第２制御用制御変数成分とを決定するためのコントローラ演算ユニットを含む。コントローラはさらに、少なくとも１つのデータ接続をユニット、特に、風力発電設備またはエネルギーストア、例えば、風力発電所のエネルギーストアに接続するための少なくとも１つのデータ接続を含む。データ接続はさらに、第１データパケットにおいて第１制御用制御変数成分を送信し、第２データパケットにおいて第２制御用制御変数成分を送信するように働く。ここで、コントローラは、第１データパケットに受信機アドレスを割り当てるように構成され、前記アドレスは、第１ユニットと少なくとも１つの別のユニットとに割り当てられる。コントローラは、受信機アドレスを第２データパケットに割り当てるようにさらに構成され、前記アドレスは、少なくとも第１ユニットに割り当てられる。
【００２９】
コントローラの一実施形態によれば、前記コントローラは、風力発電所オペレータおよび／またはネットワークオペレータによって指定され、第１制御用制御変数成分および／または第２制御用制御変数成分を決定する際に考慮に入れられる基準変数を受信するためのデータ入力を含む。
別の実施形態によれば、さらに、ユニット特有のパラメータのためのメモリは、コントローラにおいて供給される。したがって、メモリは、個々の各ユニットの位置、または各ユニットから、例えば、風力発電所の給電ノードまでの電線の長さなどのユニット固有のパラメータを含む。したがって、記憶されているユニット固有のパラメータに応じて、第２制御用制御変数成分を決定する際に、基準変数が考慮される。
【００３０】
さらなる実施形態によれば、コントローラは、例えば、風速計などの環境センサに接続可能な１つまたは複数のセンサ入力を備える。したがって、制御用制御変数成分を定義する際に、環境パラメータの可変値が考慮される。
本発明はさらに、上述の実施形態のうちの１つによる方法を実行するためのユニット、例えば、風力発電所用の風力発電設備、クラスタコントローラまたはバッテリコンテナに関する。このユニットは、第１制御用制御変数成分を有する第１データパケットを受信し、第２制御用制御変数成分を有する第２データパケットを受信するためのデータ入力を含む。ユニットはさらに、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分から制御用制御変数を形成するのに役立つユニット演算ユニットを有する。
【００３１】
一実施形態によれば、ユニット演算ユニットは、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分を保存するためのメモリを備えている。ユニット演算ユニットはさらに、第１制御用制御変数成分および第２制御用制御変数成分を加算するか、または第１制御用制御変数成分に第２制御用制御変数成分を乗算するように構成される。
本発明はさらに、上述の実施形態のうちの１つに従うコントローラを有する風力発電所、すなわち風力発電所コントローラ、および上述の実施形態のうちの少なくとも１つに係る複数のユニット、すなわち風力発電設備を含む。
【００３２】
本発明の他の実施形態は、以下に詳細に説明される例示的実施形態において見出される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】風力発電設備を示す図。
【図２】風力発電所を示す図。
【図３】風力発電所コントローラと風力発電設備へのその接続を示す拡大図。
【図４】方法の例示的な実施形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、風力発電所１１２のユニット１００、すなわち、風力発電設備１００の概略図を示す。風力発電設備１００は、タワー１０２、タワー１０２上のナセル１０４を有する風力発電設備１００を示す。３つのロータブレード１０８を有する空力ロータ１０６とスピナ１１０とは、ナセル１０４に設けられている。空力ロータ１０６は、風力発電設備の運転時に、風によって回転運動するように設定され、それにより、空力ロータ１０６に直接的または間接的に結合された発電機のロータまたは巻き線も回転させる。発電機は、ナセル１０４内に配置され、電力を生成する。ロータブレード１０８のピッチ角は、各ロータブレード１０８のロータブレードの根元のピッチモータによって変更される。
【００３５】
図２は、例として、同一であっても異なっていてもよい３つの風力発電設備１００を有する風力発電所１１２を示す。よって、３つの風力発電設備１００は、基本的に、風力発電所１１２の任意の数の風力発電設備１００を示す。風力発電設備１００は、電気風力発電所グリッド１１４を介して、それらの電力、すなわち、特に、生成された電流を供給する。それぞれの場合に生成された個々の風力発電設備１００の電流または電力は互いに加算され、通常は、変圧器１１６が設けられて風力発電所１１２内の電圧を上昇させ、次に、それを一般的にはＰＣＣと呼ばれる給電ポイント１１８において、供給グリッド１２０へ供給する。図２は、風力発電所１１２の単純化された表現にすぎない。風力発電所グリッド１１４はまた、他の１つの例示的実施形態のみに言及すれば、例えば、変圧器１１６が各風力発電設備１００の出力にも存在するという点で異なるように設計することもできる。
【００３６】
図２は、さらに、コントローラ１０、この場合、バスシステム１２を介して個々の風力発電設備１００に接続された風力発電所コントローラ１０を示す。さらに、図２は、オペレータ、すなわち、ネットワークオペレータ、または風力発電所オペレータのコントロールセンタ１４を示す。風力発電所コントローラ１０と風力発電設備１００との間のデータ送信は、例示的な本実施形態において詳細に考慮される。よって、この特別な例では、コントロールセンタ１４は、コントローラ１０として書かれていない。しかし、例示的な実施形態は、コントロールセンタが、ユニットとしてのコントローラおよび風力発電所コントローラとして考慮されるように、オペレータと風力発電所コントローラとの間におけるデータ送信を考慮することにより、拡張される。コントロールセンタ１４は、接続１６を介して、風力発電所コントローラ１０のデータ入力１５に接続される。接続１６は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ接続に対応する。
【００３７】
図３は、風力発電所コントローラ１０の拡大図を示す。風力発電所コントローラ１０は、これを介して風力発電所コントローラ１０がオペレータのコントロールセンタ１４に接続されるデータ入力１５を含む。さらに、風力発電所コントローラ１０は、少なくとも１つのセンサ１８が接続されたデータ入力１７を含む。センサ１８は、環境センサである。センサ１８は、例えば、風力発電所１１２の近傍における一般的な風向きおよび風速を決定するように機能する。
【００３８】
風力発電所コントローラ１０は、さらに、風力発電所コントローラ１０のコントローラ２１によって制御される制御回路のフィードバック１９が供給される別のデータ入力２０を有している。フィードバック１９は、給電ポイント１１８の近傍に配置された測定ポイント２２に接続されており、風力発電所グリッド１１４の電力量を測定する。これらの電力量は、例えば、風力発電所グリッド１１４における電圧、および／または、電流または電圧の周波数である。制御偏差２４は、データ入力２０を介するフィードバック１９と、データ入力１５を介してオペレータに特定された基準変数とを供給することにより、風力発電所コントローラ１０において定義される。制御偏差２４は、風力発電所１１２のユニット１００に対する制御変数を定義するコントローラ２１に供給される。
【００３９】
本発明によれば、制御変数は、第１制御用制御変数成分２６として指定される。第１制御用制御変数成分２６は、データパケットにおいて受信機アドレスと一緒に第１制御用制御変数成分２６を組み合わせる通信インターフェース２８に供給される。そして、データパケットは、データバスとして参照されるバスシステム１２に、データ出力３０を介して出力される。ここで、受信機アドレスは、データパケットが風力発電所１１２における全てのユニット１００によって、それらのデータ入力２７を介するそれぞれの場合において、受信されるように、通信インターフェース２８によって選択される。
【００４０】
これは、各風力発電設備１００が第１データパケットから第１制御用制御変数成分２６を抽出し、一方で、それをメモリ３２に記憶することを意味する。他方、第１制御用制御変数成分２６は、第１制御用制御変数成分２６から風力発電設備コントローラ３８のための制御用制御変数７８を定義する風力発電設備演算ユニット３４に供給される。したがって、制御用制御変数７８は、風力発電所コントローラ１０から見た制御変数であるが、同時に、風力発電設備制御から見た基準変数に対応する。
【００４１】
第１制御用制御変数成分２６は、風力発電所コントローラ１０内において、フィードバック１９が同様に供給される別のコントローラでもあってもよい判定ユニット４０にさらに供給される。センサ１８からの値はさらに判定ユニット４０に供給され、判定ユニット４０は、風力発電所コントローラ１０のメモリ４２にアクセスすることができる。例えば風力発電所１１２内における風力発電設備１００の位置のように、個々の風力発電設備１００の位置に特有のパラメータは、メモリ４２に保存される。
【００４２】
そして、第２制御用制御変数成分４４は、第１制御用制御変数成分２６、メモリ４２に保存された特定のデータ、およびセンサ１８からのセンサデータに基づいて、個々の風力発電設備１００に対する判定ユニット４０において定義される。これらの第２制御用制御変数成分４４は、同様に、第２データパケットを生成する通信インターフェース２８へ供給され、それぞれの第２データパケットは、メモリ４２に保存されたこの風力発電設備１００の特定データを考慮に入れて、第２制御用制御変数成分４４と、第２制御用制御変数成分４４が決定された特定の風力発電設備１００のアドレスと、を含む。これらの第２データパケットも同様に、データ出力３０を介してバスシステム１２に出力される。そして、各風力発電設備１００は、それぞれの風力発電設備１００宛のデータパケットを対応して受信する。次に、第２制御用制御変数成分４４がそこから抽出され、同様に各風力発電設備１００のメモリ３２に保存される。
【００４３】
したがって、風力発電設備１００ごとに第１制御用制御変数成分２６および個々の第２制御用制御変数成分４４を提供し、それを風力発電設備１００のそれぞれに個別に送信することが可能である。個々の制御用制御変数成分４４、すなわち第２制御用制御変数成分４４は、第１制御用制御変数成分２６を有するデータパケットは、比較的高い反復率または頻度で通信インターフェース２８によって出力されるように、ここでは比較的低い頻度で更新される。
【００４４】
第１制御用制御変数成分２６を有する第１データパケットは、したがって、例えば、常に、１０秒未満の期間、例えば１秒の期間の満了後に送信される。第２制御用制御変数成分４４を有する第２データパケットは、例えば、常に、例えば、変化する風の方向がセンサ１８を用いて検出され、したがって、風力発電所１１２のグループ内の個々の風力発電設備１００の位置により、それぞれの風力発電設備１００に対して一般的に有効な制御変数とは異なる制御変数が必要である場合にのみ、送信される。
【００４５】
図４は、１つの例示的な実施形態に係る本発明の方法の基本シーケンスを示す。基準変数５０は、最初にネットワークオペレータから風力発電所コントローラ１０に送信され、ステップ５２において受け取られる。ステップ５４において、受信された基準変数５０は、給電ポイント１１８において測定され、そして、同様に、風力発電所コントローラ１０に供給された実際の値と比較される。そして、差５６が風力発電所コントローラ１０のコントローラ２１に供給され、ステップ５８において、コントローラ２１において、第１制御用制御変数成分２６が決定される。次に、第１制御用制御変数成分２６は、送信ステップ６０において、第１データパケット６４を送信する通信インターフェース２８に供給される。そして、第１データパケット６４は、ステップ６２において、風力発電設備１００によって受信され、格納ステップ６５において、風力発電設備１００のメモリ３２に保存される。
【００４６】
同時に、ステップ５８において、コントローラ２１によって決定された後、第１制御用制御変数成分２６は、判定ユニット４０に供給され、判定ユニット４０において、第２制御用制御変数成分４４が決定６６される。そして、第２制御用制御変数成分４４は、通信インターフェース２８に同様に供給され、ステップ６８において、第２データパケット７０で送信される。
【００４７】
ステップ７２において、第２データパケット７０が風力発電設備１００によって受信され、ステップ７４において、第２データパケット７０の第２制御用制御変数成分４４がメモリ４２に保存される。ステップ６５，７４において、第１制御用制御変数成分２６および第２制御用制御変数成分４４が風力発電設備１００によって格納された後、次に、制御用制御変数７８が、ステップ７６において、風力発電設備演算ユニット３４によって定義され、風力発電設備１００のコントローラ３８に供給される。
【符号の説明】
【００４８】
１００      風力発電設備／ユニット
１０２      タワー
１０４      ナセル
１０６      空力ロータ
１０８      ３つのロータブレード
１１０      スピナ
１１２      風力発電所
１１４      風力発電所グリッド
１１６      変圧器
１１８      給電ポイント
１２０      供給ネットワーク
１０      風力発電所コントローラ／コントローラ
１２      バスシステム
１４      コントロールセンタ
１５，２０  データ入力
１６      接続
１７      センサデータ入力
１８      センサ／環境センサ
１９      フィードバック
２１      コントローラ
２２      測定ポイント
２４      制御偏差
２６      第１制御用制御変数成分
２７      ユニットのデータ入力
２８      通信インターフェース
３０      データ出力
３２      ユニットのメモリ
３４      風力発電設備演算ユニット／ユニット演算ユニット
３８      風力発電設備コントローラ
４０      判定ユニット
４１      コントローラ演算ユニット
４２      風力発電所コントローラのメモリ
４４      第２制御用制御変数成分
５０      基準変数
５２，５４，５８，６２，７２，７４，７６  ステップ
５６      差
６０      送信ステップ
６４      第１データパケット
６５      格納ステップ
６８      送信／送信
７０      第２データパケット
７８      制御用制御変数
【図１】
2019527021.tif 000003
【図２】
2019527021.tif 000004
【図３】
2019527021.tif 000005
【図４】
2019527021.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月22日(2019.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部（１０）から、ユニット（１００）への制御変数（３６，７８）の送信制御方法であって、以下のステップを備え、
第１制御用制御変数成分（２６）を決定し、
前記制御部（１０）によって第２制御用制御変数成分（４４）を決定し、
第１データパケット（６４）内で前記第１制御用制御変数成分（２６）を出力し、
第２データパケット（７０）内で前記第２制御用制御変数成分（４４）を出力し、
第１ユニット（１００）から前記第１制御用制御変数成分（２６）とともに第１データパケット（６４）を受信（６２）し、
第１ユニット（１００）から前記第２制御用制御変数成分（４４）とともに第２データパケット（７０）を受信（７２）し、
前記第１ユニット（１００）において前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）から前記制御用制御変数（７８）を形成（７６）し、
前記第１データパケット（６４）は、前記第１ユニットおよび少なくとも１つの別のユニットに割り当てられた受信機アドレスを有し、前記第２データパケット（７０）は、少なくとも前記第１ユニット（１００）に割り当てられた受信機アドレスを有する、
方法。
【請求項２】
前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）は、前記第１ユニット（１００）のメモリ（３２）に保存（６５，７４）され、
別の第１制御用制御変数成分（２６）を持つ別のデータパケット（６４）の受信後、前記制御用制御変数（７８）は、別の第１制御用制御変数成分（２６）および保存された前記第２制御用制御変数成分（４４）から形成され、
別の第２制御用制御変数成分（４４）を持つ別のデータパケット（７０）の受信後、前記制御用制御変数（７８）は、保存された前記第１制御用制御変数成分（２６）および別の前記第２制御用制御変数成分（４４）から定義され、
前記別の第１制御用制御変数成分（２６）または前記別の制御用制御変数成分（４４）は、前記メモリ（３２）に保存される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１データパケット（６４）および前記第２データパケット（７０）は、周期的、あるいはイベントベースの方法で送信（６０，６８）される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、絶対値あるいはパーセント値に対応し、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、絶対値あるいはパーセント値に対応し、前記制御用制御変数（７８）は、前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）を加えることにより、前記第１ユニット（１００）において定義される、または、
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、絶対値あるいはパーセント値に対応し、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、ファクタに対応し、前記制御用制御変数（７８）は、前記第２制御用制御変数成分（４４）によって前記第１制御用制御変数成分（２６）を乗算することによって定義される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記制御用制御変数（７８）は、最大値と最小値との間の値をとることができ、前記第１制御用制御変数成分（２６）は、最大値と最小値との間の差の０〜１００％の値を有し、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、最大値と最小値との間の差の−１００％〜１００％の間の値を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、複数または全てのユニット（１００）に対する全体的なパラメータに応じて決定され、前記第２制御用制御変数成分（４４）は、ユニット特有のパラメータに応じて決定される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１制御用制御変数成分（２６）は、風力発電所オペレータおよび／またはネットワークオペレータによって特定される前記コントローラ（１０）のための基準変数（５０）に応じて、前記コントローラ（１０）を用いて定義される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２制御用制御変数成分（４４）は、前記ユニット（１００）に特有のパラメータに応じて、特有のユニット（１００）に対して定義される、
請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記制御用制御変数（７８）は、電力制御変数である、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法を実行するためのコントローラであって、
第１制御用制御変数成分（２６）と第２制御用制御変数成分（４４）とを決定するためのコントローラ演算ユニット（４１）と、
ユニット（１００）へ、データ接続（１２）を接続し、第１データパケット（６４）内の前記第１制御用制御変数成分（２６）および第２データパケット（７０）内の前記第２制御用制御変数成分（４４）を送信するための少なくとも１つのデータ入力（３０）と、
を備えたコントローラ。
【請求項１１】
前記コントローラは、ネットワークオペレータおよび／または風力発電所オペレータから基準変数（５０）を受信するための少なくとも１つのデータ入力（１５）を有する、
請求項１０に記載のコントローラ。
【請求項１２】
前記コントローラ（１０）は、ユニット固有のパラメータを保存するためのメモリ（４２）を有する、
請求項１０または１１に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記コントローラ（１０）は、少なくとも１つのセンサ（１８）を接続するための少なくとも１つのデータ入力（１７）を備えている、
請求項１０から１２のいずれか１項に記載のコントローラ。
【請求項１４】
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法を実行するためのユニットであって、
前記第１制御用制御変数成分（２６）とともに第１データパケット（６４）を受信するとともに、前記第２制御用制御変数成分（４４）とともに第２データパケット（７０）を受信するための少なくとも１つのデータ入力（２７）と、
前記第１制御用制御変数成分（２６）と前記第２制御用制御変数成分（４４）から、制御用制御変数（７８）を形成するためのユニットコンピュータユニット（３４）と、
を備えたユニット。
【請求項１５】
前記ユニットコンピュータユニット（３４）は、第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）を互いに加算または乗算するように構成され、前記ユニット（１００）は、前記第１制御用制御変数成分（２６）および前記第２制御用制御変数成分（４４）を保存するためのメモリ（３２）を有する、
請求項１４に記載のユニット。
【請求項１６】
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の風力発電所コントローラと、
請求項１４または１５に記載の風力発電設備と、
を備えた風力発電所。
【国際調査報告】
2019527021.tif 000007
2019527021.tif 000008
2019527021.tif 000009
2019527021.tif 000010
2019527021.tif 000011
2019527021.tif 000012